2D12铝合金腐蚀性能研究
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o f S L and S T orientation a re 22 . 6 and 27. 1 M P a m 1/ 2, respective ly, that is the same as C r ing resu lt , and the fractographies of
T 4 temper revea l intergranular fracture . K ey word s : 2D12 a lum inum a lloy ; inte rgranular corrosion; ex fo lia tion; stress co rrosion crack ing
[ 1, 2]
1 试验方法
研究所用材料为 2D12 T4 铝合金, 名义化学成 分 (w% t )为 Cu 3 . 8~ 4 . 9 , Mg 1 . 2~ 1 . 8 , Mn 0 . 3~ 0 . 9 , Fe 0 . 3 , Si 0 . 2 , Ti 0 . 1 , A l 其他。晶间腐 蚀、 剥 蚀 性 能 测 定 分 别 参 照 HB5255 83 和 HB5455 90 进行。应力 腐 蚀性 能 测定 分 别 参照 HB5254 83 变形铝合 金拉伸应力腐 蚀试验方法、 HB5259 83铝合金 C 环试样应力腐蚀试验方法和 GB12445 . 1 90 高强度合金双悬臂 ( DCB )试样应力 腐蚀试验方法。
298
航
空
材
料
学 报
Hale Waihona Puke Baidu
第 26 卷
图 1
2D12铝合 金拉伸应力腐蚀应力 寿 命曲线
图 2 2D 12 铝合金 C 环应力腐蚀应力 寿命曲线 F ig . 2 Ti m e to fa ilure vers applied stress o f C ring tests
F ig . 1 Ti m e to failure vers app lied stress of constant load tests
。
剥蚀是一种特定形式的晶间腐蚀 , 合金经过锻造、 挤 压、 滚压或冲击后, 晶粒变成宽长而扁平的形状, 容 易产生剥蚀。 2 . 2 应力腐蚀 2D12 铝合金两种薄板 ( = 1 . 5 mm 和 = 2 . 0
mm ) 和型材 ( EL2805) 拉伸应力腐蚀应力 寿命曲线 如图 1。由图可见 , 各种规格的 2D12 铝合金拉伸应 力腐蚀断裂寿命随试验应力的增加而降低, 临界应 力腐蚀门槛值分别为 160 , 140 和 230MP a 。 2D12 铝 合金棒材 ( 50mm )和两种厚板 ( = 30 mm 和 = 18 mm ) 的 C 环应力腐蚀应力 寿命曲线如图 2 。由图 可见 , 棒材具有较高的抗应力腐蚀性能 , 而两种板材 的抗应力腐蚀性能基本相当。同时还可以看出, 相 同规格的材料 S L 方向比 S T 方向的抗应力腐蚀性 能差一些。 2D12 铝合 金 T 4 厚板 ( = 30mm ) DCB 试样 S L 和 S T 的应力腐蚀开裂门槛应力强度因子 1 /2 分别为 22 . 6 和 27 . 1 MP a m , S L 方向的抗应力 腐蚀 性 能较 差, 与上 述 C 环应 力 腐蚀 结果 一 致。 2D12 铝合金预裂纹 DCB 应力腐蚀试样断口表现为 沿晶断裂特征。
向, 截 面 观 察 发 现 晶 间腐 蚀 渗 透 至 基 体 内 部 达 190 m。两种管材 ( 20mm 1 . 5mm 和 100mm 5mm )、 两种型材 ( XC111 18 和 XC111 27) 和两种棒 材 ( 80mm 和 50mm ) 的 2D12 铝合金剥落腐蚀性 能结果表明, 2D12铝合金的抗剥落腐蚀性能总体上 不很好, 管材和棒材都有 一定的剥落腐蚀倾向 ( 等 级为 EA 级 ), 与型材相比要好些 , 各种类型的型材 抗剥落腐蚀的能力都很差 (等级为 EB 级或 EC 级 )。 2D12 铝合金自然失效 ( T 4 状态 ) 下, 晶界上会连续 析出富铜的 CuA l2 相, 晶界产生贫铜区 , CuA l2 与晶 界贫铜区组成腐蚀电池, 导致晶间腐蚀的发生
3 结
论
参考文献 :
[ 1] 陈险峰 , 林启权 , 林高用 , 等 . 2519 铝合金 热轧板 材晶间 腐蚀的研究 [ J]. 腐蚀科学 与防护 技术 , 2004, 16( 1 ): 13 - 16. [ 2] W ENZEL G, KNORNSCH ILD G, KA ESCHE H, et al. Inte r granular corros ion and stress corro sion crack ing o f an aged Al C u a lloy in 1N N aC l so lution[ J]. W erkstoffe und K o rro sion, 1991, 42: 449- 453.
2 试验结果与分析
2 . 1 晶间腐蚀和剥蚀 厚度 2 . 0mm 的 2D12 铝合金 T4 板材的晶间 腐蚀性能试验结果表明, 2D12铝合金有晶间腐蚀倾
收稿日期 : 2006 02 20; 修订日期 : 2006 03 17 作者简介 : 孙 志华 ( 1969- ), 女 , 高级工程师 , ( E m a il) zhi hua . sun@ bia m. ac . cn 。
2D12铝合金是 A l Cu M g 系合金, 为中强度铝 合金, 相当于美国的 2124 铝合金, 在飞机上大量应 用。由于潮湿空气和工业废气的作用使沿海地区飞 行的飞机铝合金发生晶间腐 蚀、 剥蚀 和应力腐蚀。 由于晶间腐蚀发生在金属内部 , 往往不易发现 , 引起 结构件的突然破坏。剥蚀导致材料强度、 塑性和疲 劳性能的大幅度下降。应力腐蚀一旦出现则造成灾 难性的后果。因此有必要对 2D12 铝合金的腐蚀性 能进行研究 , 以便为确定使用环境、 使用条件时提供 理论依据。
2D12铝合金自然时效 ( T 4) 状态具有晶间腐蚀 和剥落腐蚀倾向。其拉伸应力腐蚀断裂寿命随试验 应力的增加而降低, 两种薄板 ( = 1 . 5mm 和 = 2 . 0 mm ) 和型材 ( EL2805 ) 临界应力腐蚀门槛值分别为 160 , 140 和 230MP a 。 S L 方向比 S T 方向的应力腐 蚀开裂门槛应力强度因子分别为 22 . 6 和 27 . 1 MP a m
1 /2 ,
, 断口呈现沿晶断裂特征。
Study on Corrosion Behavior of 2D12 A lum inum A lloy
SUN Zh i hua , LI U M ing hu, i ZHANG X iao yun , GAO Jian , LU Feng , DA I L i jin
( B eijing Institute of A eronautica lM ater ia ls , Be ijing 100095, Ch ina)
Abstrac t : The corro sion behav io r o f 2D12 a lloy was eva luated including inte rgranular co rros ion , ex fo liation and stress co rrosion crack ing . The resu lts sho w that there a re intergranular co rrosion and ex folia tion tendency for 2D12 a lloy T4 temper . It is a lso shown that the K
第 26 卷
第 3期
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料
学
报
V o. l 26 , No . 3 June 2006
2006 年 6 月
JOURNAL OF A ERONAUT ICAL MAT ER I A LS
2D12铝合金腐蚀性能研究
孙志华, 刘明辉, 张晓云, 高 健, 陆 峰, 戴立金
( 北京航空材料研究 院 , 北京 100095) 摘要 : 对不同规格 2D12 铝合金进行 晶间腐蚀、 剥蚀和 应力腐 蚀性能 测定。研究 表明 , 2D 12 铝合金 自然时 效 ( T4) 状态具有晶间腐蚀和剥 落腐蚀倾向 , 2D12 铝合金 S L 方向比 S T 方向 的抗应 力腐蚀的 性能低 , 应力 腐蚀开 裂门槛 应力强度因子分别为 22 . 6 和 27 . 1 M Pa m 1/ 2, 这与 C 环应力腐蚀结果一致 , 断口呈现典型 的沿晶断裂特征。 关键词 : 2D 12 铝合金 ; 晶间腐蚀 ; 剥蚀 ; 应力腐蚀 中图分类号 : TG172. 9 文献标识码 : A 文章编号 : 1005 5053( 2006) 03 0297 02
o f S L and S T orientation a re 22 . 6 and 27. 1 M P a m 1/ 2, respective ly, that is the same as C r ing resu lt , and the fractographies of
T 4 temper revea l intergranular fracture . K ey word s : 2D12 a lum inum a lloy ; inte rgranular corrosion; ex fo lia tion; stress co rrosion crack ing
[ 1, 2]
1 试验方法
研究所用材料为 2D12 T4 铝合金, 名义化学成 分 (w% t )为 Cu 3 . 8~ 4 . 9 , Mg 1 . 2~ 1 . 8 , Mn 0 . 3~ 0 . 9 , Fe 0 . 3 , Si 0 . 2 , Ti 0 . 1 , A l 其他。晶间腐 蚀、 剥 蚀 性 能 测 定 分 别 参 照 HB5255 83 和 HB5455 90 进行。应力 腐 蚀性 能 测定 分 别 参照 HB5254 83 变形铝合 金拉伸应力腐 蚀试验方法、 HB5259 83铝合金 C 环试样应力腐蚀试验方法和 GB12445 . 1 90 高强度合金双悬臂 ( DCB )试样应力 腐蚀试验方法。
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学 报
Hale Waihona Puke Baidu
第 26 卷
图 1
2D12铝合 金拉伸应力腐蚀应力 寿 命曲线
图 2 2D 12 铝合金 C 环应力腐蚀应力 寿命曲线 F ig . 2 Ti m e to fa ilure vers applied stress o f C ring tests
F ig . 1 Ti m e to failure vers app lied stress of constant load tests
。
剥蚀是一种特定形式的晶间腐蚀 , 合金经过锻造、 挤 压、 滚压或冲击后, 晶粒变成宽长而扁平的形状, 容 易产生剥蚀。 2 . 2 应力腐蚀 2D12 铝合金两种薄板 ( = 1 . 5 mm 和 = 2 . 0
mm ) 和型材 ( EL2805) 拉伸应力腐蚀应力 寿命曲线 如图 1。由图可见 , 各种规格的 2D12 铝合金拉伸应 力腐蚀断裂寿命随试验应力的增加而降低, 临界应 力腐蚀门槛值分别为 160 , 140 和 230MP a 。 2D12 铝 合金棒材 ( 50mm )和两种厚板 ( = 30 mm 和 = 18 mm ) 的 C 环应力腐蚀应力 寿命曲线如图 2 。由图 可见 , 棒材具有较高的抗应力腐蚀性能 , 而两种板材 的抗应力腐蚀性能基本相当。同时还可以看出, 相 同规格的材料 S L 方向比 S T 方向的抗应力腐蚀性 能差一些。 2D12 铝合 金 T 4 厚板 ( = 30mm ) DCB 试样 S L 和 S T 的应力腐蚀开裂门槛应力强度因子 1 /2 分别为 22 . 6 和 27 . 1 MP a m , S L 方向的抗应力 腐蚀 性 能较 差, 与上 述 C 环应 力 腐蚀 结果 一 致。 2D12 铝合金预裂纹 DCB 应力腐蚀试样断口表现为 沿晶断裂特征。
向, 截 面 观 察 发 现 晶 间腐 蚀 渗 透 至 基 体 内 部 达 190 m。两种管材 ( 20mm 1 . 5mm 和 100mm 5mm )、 两种型材 ( XC111 18 和 XC111 27) 和两种棒 材 ( 80mm 和 50mm ) 的 2D12 铝合金剥落腐蚀性 能结果表明, 2D12铝合金的抗剥落腐蚀性能总体上 不很好, 管材和棒材都有 一定的剥落腐蚀倾向 ( 等 级为 EA 级 ), 与型材相比要好些 , 各种类型的型材 抗剥落腐蚀的能力都很差 (等级为 EB 级或 EC 级 )。 2D12 铝合金自然失效 ( T 4 状态 ) 下, 晶界上会连续 析出富铜的 CuA l2 相, 晶界产生贫铜区 , CuA l2 与晶 界贫铜区组成腐蚀电池, 导致晶间腐蚀的发生
3 结
论
参考文献 :
[ 1] 陈险峰 , 林启权 , 林高用 , 等 . 2519 铝合金 热轧板 材晶间 腐蚀的研究 [ J]. 腐蚀科学 与防护 技术 , 2004, 16( 1 ): 13 - 16. [ 2] W ENZEL G, KNORNSCH ILD G, KA ESCHE H, et al. Inte r granular corros ion and stress corro sion crack ing o f an aged Al C u a lloy in 1N N aC l so lution[ J]. W erkstoffe und K o rro sion, 1991, 42: 449- 453.
2 试验结果与分析
2 . 1 晶间腐蚀和剥蚀 厚度 2 . 0mm 的 2D12 铝合金 T4 板材的晶间 腐蚀性能试验结果表明, 2D12铝合金有晶间腐蚀倾
收稿日期 : 2006 02 20; 修订日期 : 2006 03 17 作者简介 : 孙 志华 ( 1969- ), 女 , 高级工程师 , ( E m a il) zhi hua . sun@ bia m. ac . cn 。
2D12铝合金是 A l Cu M g 系合金, 为中强度铝 合金, 相当于美国的 2124 铝合金, 在飞机上大量应 用。由于潮湿空气和工业废气的作用使沿海地区飞 行的飞机铝合金发生晶间腐 蚀、 剥蚀 和应力腐蚀。 由于晶间腐蚀发生在金属内部 , 往往不易发现 , 引起 结构件的突然破坏。剥蚀导致材料强度、 塑性和疲 劳性能的大幅度下降。应力腐蚀一旦出现则造成灾 难性的后果。因此有必要对 2D12 铝合金的腐蚀性 能进行研究 , 以便为确定使用环境、 使用条件时提供 理论依据。
2D12铝合金自然时效 ( T 4) 状态具有晶间腐蚀 和剥落腐蚀倾向。其拉伸应力腐蚀断裂寿命随试验 应力的增加而降低, 两种薄板 ( = 1 . 5mm 和 = 2 . 0 mm ) 和型材 ( EL2805 ) 临界应力腐蚀门槛值分别为 160 , 140 和 230MP a 。 S L 方向比 S T 方向的应力腐 蚀开裂门槛应力强度因子分别为 22 . 6 和 27 . 1 MP a m
1 /2 ,
, 断口呈现沿晶断裂特征。
Study on Corrosion Behavior of 2D12 A lum inum A lloy
SUN Zh i hua , LI U M ing hu, i ZHANG X iao yun , GAO Jian , LU Feng , DA I L i jin
( B eijing Institute of A eronautica lM ater ia ls , Be ijing 100095, Ch ina)
Abstrac t : The corro sion behav io r o f 2D12 a lloy was eva luated including inte rgranular co rros ion , ex fo liation and stress co rrosion crack ing . The resu lts sho w that there a re intergranular co rrosion and ex folia tion tendency for 2D12 a lloy T4 temper . It is a lso shown that the K
第 26 卷
第 3期
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学
报
V o. l 26 , No . 3 June 2006
2006 年 6 月
JOURNAL OF A ERONAUT ICAL MAT ER I A LS
2D12铝合金腐蚀性能研究
孙志华, 刘明辉, 张晓云, 高 健, 陆 峰, 戴立金
( 北京航空材料研究 院 , 北京 100095) 摘要 : 对不同规格 2D12 铝合金进行 晶间腐蚀、 剥蚀和 应力腐 蚀性能 测定。研究 表明 , 2D 12 铝合金 自然时 效 ( T4) 状态具有晶间腐蚀和剥 落腐蚀倾向 , 2D12 铝合金 S L 方向比 S T 方向 的抗应 力腐蚀的 性能低 , 应力 腐蚀开 裂门槛 应力强度因子分别为 22 . 6 和 27 . 1 M Pa m 1/ 2, 这与 C 环应力腐蚀结果一致 , 断口呈现典型 的沿晶断裂特征。 关键词 : 2D 12 铝合金 ; 晶间腐蚀 ; 剥蚀 ; 应力腐蚀 中图分类号 : TG172. 9 文献标识码 : A 文章编号 : 1005 5053( 2006) 03 0297 02